Argon (AR) ay isang bihirang gas na malawakang ginagamit sa metalurhiya, hinang, industriya ng kemikal, at iba pang mga patlang. Ang paggawa ng argon higit sa lahat ay nakasalalay sa paghihiwalay ng iba't ibang mga sangkap ng gas sa hangin, dahil ang konsentrasyon ng argon sa kapaligiran ay tungkol sa 0.93%. Ang dalawang pangunahing pamamaraan para sa pang -industriya na produksiyon ng argon ay cryogenic distillation at pressure swing adsorption (PSA).

Cryogenic distillation

Ang cryogenic distillation ay ang pinaka -karaniwang ginagamit na pamamaraan para sa paghihiwalay ng argon sa industriya. Ang pamamaraang ito ay gumagamit ng mga pagkakaiba -iba sa mga punto ng kumukulo ng iba't ibang mga sangkap ng gas sa hangin, likido ang hangin sa mababang temperatura, at pinaghiwalay ang mga gas sa pamamagitan ng isang haligi ng distillation.

Daloy ng Proseso:

Air Pre-Paggamot: Una, ang hangin ay naka -compress at sa una ay pinalamig upang alisin ang kahalumigmigan at carbon dioxide. Ang hakbang na ito ay karaniwang nakamit sa pamamagitan ng paggamit ng isang dryer (CD) o molekular na sieve adsorber upang alisin ang kahalumigmigan at mga impurities.

Air compression at paglamig: Pagkatapos ng pagpapatayo, ang hangin ay naka -compress sa maraming mga megapascals ng presyon, at pagkatapos ay pinalamig sa pamamagitan ng isang aparato ng paglamig (hal., Isang mas malamig na hangin) upang dalhin ang temperatura ng hangin na malapit sa punto ng pagkalugi nito. Ang prosesong ito ay nagpapababa sa temperatura ng hangin sa -170°C hanggang -180°.

Air Liquefaction: Ang cooled air ay dumadaan sa isang balbula ng pagpapalawak at pumapasok sa isang cryogenic distillation column. Ang mga sangkap sa hangin ay unti -unting nahihiwalay sa loob ng haligi batay sa kanilang mga punto ng kumukulo. Nitrogen (n₂) at oxygen (o₂) ay pinaghiwalay sa mas mababang temperatura, habang ang argon (AR), pagkakaroon ng isang punto ng kumukulo sa pagitan ng nitrogen at oxygen (-195.8°C para sa nitrogen, -183°C para sa oxygen, at -185.7°C para sa argon), ay nakolekta sa mga tiyak na seksyon ng haligi.

Fractional distillation: Sa haligi ng distillation, ang likidong hangin ay sumingaw at nagbibigay ng mga temperatura, at ang argon ay epektibong nahihiwalay. Ang hiwalay na argon ay pagkatapos ay nakolekta at higit na nalinis.

Paglilinis ng Argon:

Ang cryogenic distillation sa pangkalahatan ay nagbubunga ng argon na may kadalisayan sa itaas ng 99%. Para sa ilang mga aplikasyon (hal., Sa industriya ng elektronika o pagproseso ng materyal na high-end), ang karagdagang paglilinis ay maaaring kailanganin gamit ang mga adsorbents (tulad ng aktibong carbon o molekular na mga sieves) upang alisin ang mga impurities ng bakas tulad ng nitrogen at oxygen.

Pressure Swing Adsorption (PSA)

Ang presyon ng swing adsorption (PSA) ay isa pang pamamaraan para sa pagbuo ng argon, na angkop para sa mas maliit na scale na produksiyon. Ang pamamaraang ito ay naghihiwalay sa argon mula sa hangin sa pamamagitan ng paggamit ng iba't ibang mga katangian ng adsorption ng iba't ibang mga gas sa mga materyales tulad ng mga molekular na sieves.

Daloy ng Proseso:

Adsorption Tower: Ang hangin ay dumadaan sa isang adsorption tower na puno ng mga molekular na sieves, kung saan ang nitrogen at oxygen ay malakas na na -adsorbed ng mga molekular na sieves, habang ang mga inert gas na tulad ng argon ay hindi na -adsorbed, na nagpapahintulot sa kanila na maghiwalay mula sa nitrogen at oxygen.

Adsorption at desorption: Sa panahon ng isang pag -ikot, ang adsorption tower ay unang adsorbs nitrogen at oxygen mula sa hangin sa ilalim ng mataas na presyon, habang ang argon ay dumadaloy sa outlet ng tower. Pagkatapos, sa pamamagitan ng pagbabawas ng presyon, nitrogen at oxygen desorb mula sa mga molekular na sieves, at ang kapasidad ng adsorption ng adsorption tower ay naibalik sa pamamagitan ng pagbabagong -buhay ng swing ng presyon.

Multi-tower cycle: Karaniwan, maraming mga adsorption tower ang ginagamit nang halili—Isa para sa adsorption habang ang iba ay nasa pagsipsip—pinapayagan ang patuloy na paggawa.

Ang bentahe ng pamamaraan ng PSA ay mayroon itong isang mas simpleng pag -setup at mas mababang mga gastos sa operating, ngunit ang kadalisayan ng ginawa na argon ay karaniwang mas mababa kaysa sa cryogenic distillation. Ito ay angkop para sa mga sitwasyon na may mas mababang demand ng argon.

Paglilinis ng Argon

Kung gumagamit ng cryogenic distillation o PSA, ang nabuong argon ay karaniwang naglalaman ng maliit na halaga ng oxygen, nitrogen, o singaw ng tubig. Upang mapagbuti ang kadalisayan ng argon, ang mga karagdagang hakbang sa paglilinis ay karaniwang kinakailangan:

Kondensasyon ng mga impurities: Ang karagdagang paglamig ng argon upang mapagbigyan at paghiwalayin ang ilang mga impurities.

Molecular sieve adsorption: Gamit ang mataas na kahusayan na molekular na mga adsorbers upang alisin ang mga halaga ng nitrogen, oxygen, o singaw ng tubig. Ang mga molekular na sieves ay may mga tiyak na laki ng butas na maaaring mapili ng adsorb ilang mga molekula ng gas.

Teknolohiya ng paghihiwalay ng lamad: Sa ilang mga kaso, ang teknolohiya ng paghihiwalay ng gas ay maaaring magamit upang paghiwalayin ang mga gas batay sa pumipili na pagsulong, karagdagang pagpapahusay ng kadalisayan ng argon.

Pag-iingat para sa on-site na paggawa ng argon

Mga Panukala sa Kaligtasan:

Cryogenic Hazard: Liquid Argon ay sobrang lamig, at direktang pakikipag -ugnay dito ay dapat iwasan upang maiwasan ang hamog na nagyelo. Ang mga operator ay dapat magsuot ng dalubhasang cryogen na proteksiyon na damit, guwantes, at goggles.

Hazard ng Asphyxiation: Ang Argon ay isang inert gas at maaaring maputol ang oxygen. Sa mga nakapaloob na puwang, ang pagtagas ng argon ay maaaring humantong sa pagbaba ng mga antas ng oxygen, na nagreresulta sa asphyxiation. Samakatuwid, ang mga lugar kung saan ang argon ay ginawa at naka-imbak na kailangang maging maayos, at dapat mai-install ang mga sistema ng pagsubaybay sa oxygen.

Pagpapanatili ng kagamitan:

Presyon at kontrol sa temperatura: Ang kagamitan sa paggawa ng Argon ay nangangailangan ng mahigpit na kontrol ng presyon at temperatura, lalo na sa haligi ng cryogenic distillation at mga tower ng adsorption. Ang kagamitan ay dapat na regular na siyasatin upang matiyak na ang lahat ng mga parameter ay nasa loob ng normal na saklaw.

Pag -iwas sa pagtagas: Dahil ang sistema ng Argon ay nagpapatakbo sa ilalim ng mataas na presyon at mababang temperatura, mahalaga ang integridad ng selyo. Ang mga pipeline ng gas, kasukasuan, at mga balbula ay dapat na pana -panahong suriin upang maiwasan ang mga pagtagas ng gas.

Kontrol ng kadalisayan ng gas:

Pagmamanman ng katumpakan: Ang kadalisayan ng Argon na kinakailangan ay nag -iiba depende sa application. Ang mga analyzer ng gas ay dapat gamitin nang regular upang suriin ang kadalisayan ng Argon at matiyak na ang produkto ay nakakatugon sa mga pamantayang pang -industriya.

Pamamahala ng Kakayahan: Sa partikular, sa cryogenic distillation, ang paghihiwalay ng argon ay maaaring maapektuhan ng disenyo ng haligi ng distillation, mga kondisyon ng pagpapatakbo, at pagiging epektibo ng paglamig. Ang karagdagang paglilinis ay maaaring kailanganin depende sa pangwakas na paggamit ng argon (hal., Ultra-high kadalisayan argon para sa industriya ng elektronika).

Pamamahala ng kahusayan ng enerhiya:

Pagkonsumo ng enerhiya: Ang cryogenic distillation ay masinsinang enerhiya, kaya dapat gawin ang mga pagsisikap upang ma-optimize ang mga proseso ng paglamig at compression upang mabawasan ang pagkawala ng enerhiya.

Pag -aaksaya ng Pag -init ng Basura: Ang mga modernong pasilidad sa paggawa ng argon ay madalas na gumagamit ng mga sistema ng pagbawi ng init ng basura upang mabawi ang malamig na enerhiya na ginawa sa panahon ng proseso ng cryogenic distillation, pagpapabuti ng pangkalahatang kahusayan ng enerhiya.

Sa produksiyon ng pang -industriya, ang Argon ay pangunahing nakasalalay sa cryogenic distillation at mga pamamaraan ng swing swing adsorption. Ang cryogenic distillation ay malawakang ginagamit para sa Malaking produksiyon ng argon Dahil sa kakayahang magbigay ng mas mataas na kadalisayan ng argon. Kinakailangan ang espesyal na pansin sa panahon ng paggawa upang matiyak ang kaligtasan, pagpapanatili ng kagamitan, kontrol ng kadalisayan ng gas, at pamamahala ng kahusayan ng enerhiya.